遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖地質(zhì)特征及大地構(gòu)造意義

宋劍飛+孫海龍+楊歡

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧 大連 116100）

摘要：遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖是發(fā)育于元古宙的一種特殊巖石，以其獨特的結(jié)構(gòu)、巖石組合及構(gòu)造環(huán)境，一直備受人們的關(guān)注。筆者通過野外實地調(diào)查，從環(huán)斑花崗巖的地質(zhì)特征，巖石學(xué)特征入手，結(jié)合該地區(qū)同位素年齡的測定，討論其大地構(gòu)造意義，認為遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖形成于碰撞環(huán)境下的花崗巖，可能是俯沖后弧陸碰撞的結(jié)果，即形成于同碰撞剛開始的匯聚環(huán)境。

關(guān)鍵詞：桓仁；寬甸；環(huán)斑花崗巖；環(huán)斑結(jié)構(gòu)；后碰撞環(huán)境；大地構(gòu)造意義

前言：環(huán)斑花崗巖以其獨特的巖石結(jié)構(gòu)和特殊的產(chǎn)出背景而著稱于世。世界上典型的環(huán)斑花崗巖形成于元古代，產(chǎn)于大陸內(nèi)部穩(wěn)定的環(huán)境，元古宙環(huán)斑花崗巖在中國僅在華北陸臺北緣的密云及桓仁-寬甸-通化一帶有出露。

遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖主要位于寬甸縣與桓仁縣的交界部位，其主體位于吉林省境內(nèi)，是遼吉古元古代活動帶內(nèi)同構(gòu)造花崗巖的組成部分（圖1）。筆者在1：5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中結(jié)合前人資料對遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖從野外特征及巖石地球化學(xué)等方面進行認真調(diào)查研究，并探討其大地構(gòu)造環(huán)境及意義。

1.地質(zhì)及巖石學(xué)特征

1.1基本地質(zhì)特征

遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為1876±18Ma（1：5萬二棚甸子等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，2015）呈巖枝狀侵入遼河群含石榴石黑云斜長片麻巖及黑云變粒巖中，侵入界線清晰，環(huán)斑花崗巖中鉀長石巨晶呈卵球形（圖2），其長軸方向與接觸面一致。

環(huán)斑花崗巖由具斜長石（常常為更長石）外殼的鉀長石巨晶和基質(zhì)組成，其中鉀長石巨晶形態(tài)及含量分布有所不同，環(huán)斑花崗巖中包體隨處可見，一種為捕擄體形式出現(xiàn)，一般規(guī)模較小，界線模糊不清，另一種為巖漿侵入過程中捕獲的圍巖碎塊，其主要分布于巖體邊部，這兩種包體巖性均為含石榴黑云斜長片麻巖黑云變粒巖。野外觀察發(fā)現(xiàn)，從巖體中心向邊緣鉀長石巨晶定向性增強，斑晶大小逐漸減小，捕擄體增多，片麻狀構(gòu)造也越來越發(fā)育。

1.2巖石學(xué)特征

巖石灰白色，風(fēng)化面淺灰色，塊狀構(gòu)造，似斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶主要成分為鉀長石和斜長石，斑晶大小多在1-4cm之間，斑晶含量一般為約15%-25%，多者可達40%。

基質(zhì)的礦物成分有石英，鉀長石，斜長石和黑云母及暗色礦物少量。

鉀長石：鉀長石普遍遭泥化作用。鉀長石除斑晶外，主要為它形，有的充填于其他礦物之間，鉀長石粒徑為2.3-8.0mm之間；加斑晶鉀長石含量39%。

斜長石：成分為更長石，更長石多數(shù)為半自形，少數(shù)較自形，普遍遭到強烈的絹云母化作用，更長石粒徑為3.0-7.0mm之間；含量30%±。

石英：石英為不規(guī)則粒狀，粒徑為3.0-5.0mm之間，有的石英畢姆紋較發(fā)育；黑云母：黑云母片狀或片狀集合體分布，多數(shù)黑云母遭到脫鐵和綠泥石化作作用，并有鐵質(zhì)析出，黑云母粒徑為0.3-2.5mm，含量10%±。

不透明礦物較自形呈集合體或零星分布。

2.巖石地球化學(xué)特征

2.1巖石化學(xué)特征

環(huán)斑花崗巖巖石化學(xué)含量見表1，SiO2含量較高，為68.90-77.10%，均值為71.95；全堿（K2O+Na2O）含量較高，為7.42%-9.9%，均值為8.41%；CaO平均值為0.95%，MgO平均值為0.81%；分異指數(shù)（DI）約為82-93.27，均值為88.06，巖漿分異程度較高；里特曼指數(shù)σ為1.67-3.41，均值為2.48，屬于堿性巖類，Al2O3/TiO2值為18.52-47.72，平均32.84，CaO/Na2O值為0.15-0.77多數(shù)大于0.41，平均為0.45。

在里特曼指數(shù)圖解（圖3）中，投點范圍在1.67-3.41區(qū)域；在A/CNK-A/NK圖解（圖4）中，投點落在過鋁質(zhì)范圍內(nèi)；在K2O-Na2O圖解（圖5）中環(huán)斑花崗巖投點均落入S型花崗巖區(qū)；顯示環(huán)斑花崗巖具有高硅、過鋁質(zhì)范圍內(nèi)的鈣堿性系列S型花崗巖。

2.2稀土元素和微量元素特征

微量元素見表2，稀土元素見表3。

環(huán)斑花崗巖稀土總量較高，LREE/HREE均值為13.72，δEu均值為0.51，與花崗巖陸殼黎彤值相接近。La/Yb變化在21.13-48.69之間，均值為32.28，La/Sm變化在6.15-7.7之間，均值為6.59，說明輕稀土分餾極強，從稀土配分圖（圖6）形態(tài)看，輕稀土La-Eu右傾較為陡斜，重稀土Gd-Y右傾緩斜，輕稀土富集，重稀土虧損。環(huán)斑花崗巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖7）。親石元素Rb、Ba高于黎彤陸殼元素豐度值，Sr低于黎彤陸殼元素豐度值；稀有元素Nb、Ta接近黎彤陸殼元素豐度值，鐵族元素Ni、Co低于黎彤陸殼元素豐度值。Ba/Sr比值變化為19.49-42.33之間，均值為29.53，高于陸殼平均值近36倍，Rb/Sr比值變化為3.37-8.05之間，均值為4.94，高于陸殼平均值近27倍。

3.大地構(gòu)造意義

綜上所述，遼東地區(qū)環(huán)斑花崗為強過鋁花崗巖，是典型的后碰撞花崗巖（Sylvester，1998；鄧晉福等，2004），可作為碰撞造山作用由匯聚向伸展過渡的標(biāo)志（鄧晉福等，2004），后碰撞的強過鋁花崗巖可以分為高壓型和高溫型兩種類型（Sylvester，1998），前人研究認為，高壓型的強過鋁質(zhì)花崗巖，是在高壓碰撞過程中由于地殼變厚（>50km），其中K、U、Th等放射性蛻變產(chǎn)生熱的聚集，在后碰撞折返作用過程中減壓部分熔融形成的。所以該類型的花崗巖形成的溫度比較低（<875°C），形成的巖體一般小到中等規(guī)模。高溫型的強過鋁質(zhì)花崗巖形成過程中在同碰撞期地殼增厚不明顯（<50km），但在后碰撞階段由于發(fā)生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發(fā)生深熔作用，形成了大規(guī)模的、熱的（>875C）強過鋁質(zhì)花崗巖。遼東地區(qū)環(huán)斑花崗是大規(guī)模分布的遼-吉活動帶強過鋁花崗巖的組成部分，主體在吉林省境內(nèi)，相當(dāng)于的高溫型，與澳大利亞的拉克倫褶皺帶類似，w（Al2O3）/w（TiO2）比值較低（<50，表1），說明溫度較高，環(huán)斑花崗巖原巖的巖漿是以變質(zhì)泥巖部分熔融和變質(zhì)雜砂巖部分熔融起源的巖漿（圖8）。

綜上所述表明遼東地區(qū)的環(huán)斑花崗巖形成于后碰撞環(huán)境下的花崗巖，可能是后碰撞階段由于發(fā)生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發(fā)生深熔作用，形成了大規(guī)模的、熱的強過鋁型花崗巖（圖9）。

環(huán)斑花崗巖的這種力學(xué)上構(gòu)造屬性為古元古代遼-吉活動帶的大地構(gòu)造屬性的判別提供了十分有意義的參考。

4.結(jié)論

通過上述對遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖進行探討，得出以下結(jié)論：

（1）遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖是產(chǎn)于古遠古代，具高硅，過鋁質(zhì)的堿性系列的“S型”花崗巖。

（2）遼東地區(qū)環(huán)斑花崗巖形成于后碰撞環(huán)境下的花崗巖，可能是后碰撞階段由于發(fā)生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發(fā)生深熔作用，形成了大規(guī)模的、熱的強過鋁型花崗巖，其原巖的巖漿是以變質(zhì)泥巖部分熔融和變質(zhì)雜砂巖部分熔融起源的巖漿。

（3）環(huán)斑花崗巖的力學(xué)上構(gòu)造屬性為古元古代遼-吉活動帶的大地構(gòu)造屬性的判別提供了十分有意義的參考。

致謝：本文在選題及完成過程中得到遼寧省地質(zhì)勘查院王海鵬教授級高級工程師的悉心指導(dǎo)，論文所用主要資料來源于1：5萬二棚甸子等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和1：25萬通化幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果資料，在此一并表達謝意。

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